Studi mekanisme gempa bumi Aceh 2004 menggunakan GPS FENOMENA GEMPA BUMI

Studi mekanisme gempa bumi Aceh 2004 menggunakan GPS

FENOMENA GEMPA BUMI

Gempa bumi didefinisikan sebagai getaran yang bersifat alamiah, yang terjadi pada lokasi tertentu, dan sifatnya tidak berkelanjutan. Getaran pada bumi terjadi akibat dari adanya proses pergeseran secara tiba-tiba (sudden slip) pada kerak bumi. Pergeseran secara tiba-tiba terjadi karena adanya sumber gaya (force) sebagai penyebabnya, baik bersumber dari alam maupun dari bantuan manusia (artificial earthquakes). Selain disebabkan oleh sudden slip, getaran pada bumi juga bisa disebabkan oleh gejala lain yang sifatnya lebih halus atau berupa getaran kecil-kecil yang sulit dirasakan manusia. Getaran tersebut misalnya yang disebabkan oleh lalu-lintas, mobil, kereta api, tiupan angin pada pohon dan lain-lain. Getaran seperti ini dikelompokan sebagai mikroseismisitas (getaran sangat kecil).

Dimana tempat biasa terjadinya gempa bumi alamiah yang cukup besar, berdasarkan hasil penelitian, para peneliti kebumian menyimpulkan bahwa hampir 95 persen lebih gempa bumi terjadi di daerah batas pertemuan antar lempeng yang menyusun kerak bumi dan di daerah sesar atau fault.

seismograph_show_tremor_md_clr.gif earthquake01.gifearthquake01.jpg earthquake02.gif gempa02a.jpg

Para peneliti kebumian berkesimpulan bahwa penyebab utama terjadinya gempa bumi berawal dari adanya gaya pergerakan di dalam interior bumi (gaya konveksi mantel) yang menekan kerak bumi (outer layer) yang bersifat rapuh, sehingga ketika kerak bumi tidak lagi kuat dalam merespon gaya gerak dari dalam bumi tersebut maka akan membuat sesar dan menghasilkan gempa bumi. Akibat gaya gerak dari dalam bumi ini maka kerak bumi telah terbagi-bagi menjadi beberapa fragmen yang di sebut lempeng (Plate). Gaya gerak penyebab gempa bumi ini selanjutnya disebut gaya sumber tektonik (tectonic source).

convection.gif a48.gifs106_on.gif rebound1.gif

Selain sumber tektonik yang menjadi faktor penyebab terjadinya gempa bumi, terdapat beberapa sumber lainnya yang dikategorikan sebagai penyebab terjadinya gempa bumi, yaitu sumber non-tektonik (non-tectonic source) dan gempa buatan (artificial earthquake).

————————————————————————————————————————————————–

BENCANA ALAM GEMPA BUMI

Gempa bumi dapat melahirkan sejumlah bencana, seperti korban jiwa, kerusakan berbagai struktur bangunan, longsoran, maupun tsunami (gelombang pasang). Salah satu contoh bencana alam gempa bumi yang baru saja terjadi yaitu gempa bumi dahsyat pada tanggal 26 Desember 2004 bertempat di Samudra Hindia, lepas pantai barat Aceh. Pada tanggal 17 Januari 1995 di kota Hygo-ken Nambu (Kobe), telah terjadi guncangan dahsyat akibat gempa bumi berkekuatan 6.9 Mw. Gempa bumi ini menelan korban jiwa sebanyak 5096 orang dan mencederai 26.797 orang. Kota ini hancur berantakan dan menghasilkan kerusakan materil mencapai angka 100 miliar dolar Amerika. Setahun sebelumnya pada tanggal yang sama yaitu 17 januari 1994 telah terjadi gempa bumi berkekuatan 6.7 Mw di Northrige Amerika, menelan korban jiwa sebanyak 57 orang, mencederai 9158 orang, dan memberikan kerugian materil sebesar 20 miliar dolar Amerika [Mori, 2004]

Apabila kita menengok kembali pada sejarah yang lebih lampau, kita dapat melihat kejadian lainnya dari peristiwa katastropik gempa bumi, seperti gempa Tokyo pada tanggal 1 september tahun 1923 berkekuatan 7.9 Mw, menyebabkan korban jiwa sebanyak 99.331 orang, atau gempa bumi berkekuatan 7.8 Mw pada tanggal 28 juli 1976 di daerah Tanghsan China merenggut nyawa 240.000 orang.

————————————————————————————————————————————————–

BENCANA ALAM GEMPA BUMI DI ACEH DESEMBER 2004

Pada tanggal 26 Desember 2004, terjadi gempa bumi dahsyat di Samudra Hindia, lepas pantai barat Aceh. Gempa terjadi pada waktu 6:58:50 WIB. Pusat gempa terletak pada koordinat 3,298° LU dan 95,779° BT, kurang lebih 160 km sebelah barat Aceh dengan kedalaman 20 kilometer. Gempa ini berkekuatan 9.2 Mw dan merupakan salah satu gempa bumi terdahsyat dalam kurun waktu 40 tahun terakhir ini yang menghantam Asia. Gempa bumi ini juga mengakibatkan terjadinya tsunami (gelombang pasang) yang menelan sangat banyak korban jiwa.

dsc01051.jpg dsc01081.jpg ache7.JPG dsc01033.JPG dsc01075.JPG

Tsunami memporak-porandakan sebagian wilayah Pantai Aceh, Sumatera Utara, Pantai Barat Semenanjung Malaysia, Thailand, Pantai Timur India, Srilangka, bahkan sampai Pantai Timur Afrika. Dipastikan sekitar 300.000 jiwa kehilangan nyawanya. Korban paling banyak terdapat di Indonesia (Aceh dan Sumatera Utara)

————————————————————————————————————————————————–

UPAYA PEMANTAUAN POTENSI DAN MITIGASI BENCANA ALAM GEMPA BUMI

Dengan adanya fakta di atas yang menunjukkan efek negatif dari suatu gempa bumi, maka langkah pemantauan potensi dan usaha mitigasi bencana jelas penting sekali untuk dilakukan, sehingga diharapkan efek negatif yang dapat ditinggalkan oleh bencana tersebut dapat direduksi. Salah satu upaya yang dapat dilakukan dalam rangka pemantauan potensi dan mitigasi bencana alam gempa bumi yaitu melalui penelitian serta analisis mekanisme siklus dan tahapan gempa bumi. Siklus gempa bumi (earthquake cycle) didefinisikan sebagai perulangan gempa. Satu siklus dari gempa bumi ini biasanya berlangsung dalam kurun waktu puluhan sampai ratusan tahun. Dalam satu siklus gempa bumi terdapat beberapa mekanisme tahapan terjadinya gempa bumi, diantaranya yaitu tahapan interseismic, pre-seismic, co-seismic, dan post-seismic [Mori (2004), Vigny (2004), Ando (2005), Natawidjaja (2004)]

Bentuk analisis siklus gempa bumi dilakukan dengan cara meneliti dokumen sejarah kejadian gempa bumi, dan penelitian-penelitian geologi, geofisika seperti stratigrafi batuan, terumbu karang (coral microattols), paleo-tsunami, paleo-likuifaksi, dan lain-lain. Sementara itu bentuk analisis tahapan gempa bumi dilakukan dengan cara melihat dan meneliti fenomena-fenomena yang menyertai tahapan gempa bumi seperti deformasi, seismisitas, informasi pengukuran geofisika (reseistivitas elektik, pengamatan muka dan temperatur air tanah), dan lain-lain. [Mori (2004), Vigny (2004; 2005), Ando (2005), Natawidjaja (2004)].

————————————————————————————————————————————————–

Studi Mekanisme Gempa Bumi Aceh 2004 dengan GPS

Untuk melihat mekanisme dari gempa bumi Aceh 2004 dapat dilakukan salah satunya dengan memanfaatkan teknologi Global Positioning System (GPS). Data GPS dapat dengan baik melihat deformasi yang mengiringi tahapan mekanisme terjadinya Gempa Bumi. Studi mengenai tahapan mekanisme gempa ini akan sangat berguna dalam melakukan evaluasi potensi Bencana Alam gempa bumi, untuk memperbaiki upaya mitigasi dimasa datang.

Data GPS yang digunakan dalam penelitian mekanisme gempa Aceh ini diantaranya yaitu data GPS hasil dari program SEAMERGES yang telah mengumpulkan data-data GPS dari lebih 60 stasiun titik pengamatan yang berkaitan dengan pergerakan lempeng di Asia Tenggara dan data-data GPS yang berkaitan dengan gempa Aceh 2004 dan Gempa Nias 2005. Sebagian data berupa data kontinyu, dan sebagian lagi berupa data campaign.

Kemudian pada bulan Februari dan Maret 2005, ITB bekerjasama dengan Nagoya Univerisity, BPPT, LIPI, dan Universitas Syiah Kuala mengadakan kerjasama penelitian Near field co-seismic dan post-seismic gempa yang terjadi di Aceh, dan Near Field co-sesimic gempa Nias dengan menggunakan teknologi GPS. Pekerjaan survai dilakukan masing-masing selama kurang lebih 10 hari dengan memantau titik-titik benchmark yang dulu di bangun oleh BPN dan BAKOSURTANAL. Selain itu pada survei lapangan juga di pasang titik-titik baru guna pemantauan pergerakan tanah di sekitar Aceh pasca gempa bumi 2004. Di bawah ini diberikan foto-foto yang diambil dari kegiatan survey lapangan di daerah Lok Nga di Pantai Barat Aceh, dan Sigli di pantai Utara Aceh.

bakok510_2.JPG dsc01021.JPGbpn26_4.JPG newpoint_2.JPG bpn28_3.JPG

—————————————————————————————————————————————————

Analisis tahapan Interseismic

Dari hasil pengolahan data interseismic dapat disimpulkan bahwa akumulasi deformasi pada tahapan interseismic di sekitar wilayah Aceh ternyata cukup besar sebelum terjadinya gempa bumi di akhir tahun 2004, dan apabila kita sebelumnya menyadari akan hal tersebut maka bukan tidak mungkin kita dapat melakukan bentuk mitigasi bencana yang lebih baik lagi.

Kemudian apabila kita tengok hasil pemodelan block rotation (solusi geodessya 1999 dalam vigny 2005) di daerah Sumatera, kita bisa melihat indikasi deformasi yang cukup besar di daerah Sumatera bagian utara apabila di bandingkan dengan bagian selatan-nya. Indikasi “high” deformasi dimungkinkan karena terdapatnya area wide coupling di sekitar zona subduksi tersebut. Area wide coupling ini dimungkinkan oleh pola sudut kemiringan dangkal yang menyusun zona subduksi Sumatera bagian utara. Sementara itu makin ke selatan sudut kemiringan-nya membesar.

—————————————————————————————————————————————————

Analisis tahapan Pre-seismic

Pengolahan data pre-seismic signal, dilakukan dengan menggunakan data GPS kontinyu yang terletak di daerah paling dekat dengan episenter gempa, yaitu GPS di stasiun Sampali Sumatera Utara, dan stasiun Phuket Thailand. Sinyal yang dicoba dilihat adalah sinyal pre-seismic deformasi, dan karakteristik ionosfer pada gempa Aceh 2004. Berdasarkan hasil penelitian pre-seismic signal deformasi dari gempa Aceh- 2004 ternyata tidak ditemukan adanya bentuk anomali deformasi berupa akselerasi deformasi. Hasil pengolahan data GPS daily solution di stasiun Sampali selama 15 hari sebelum terjadinya gempa di Aceh tidak menunjukkan adanya akselerasi deformasi. Kumpulan nilai koordinat daily solution hanya berubah dalam fraksi mili saja. Sementara itu hasil pengolahan data GPS daily solution di stasiun Phuket selama 15 hari sebelum terjadinya gempa di Aceh juga tidak menunjukkan adanya akselerasi deformasi. Kumpulan nilai koordinat daily solution di titik Phuket juga hanya berubah dalam fraksi mili saja. Berbeda halnya kalau kita lihat hasil pengolahan data 15 hari setelah gempa di titik Sampali dan Phuket, masing-masing dengan jelas menunjukkan sinyal deformasi post-seismic.

—————————————————————————————————————————————————

Analisis tahapan Coseismic

Berdasarkan hasil perhitungan, besarnya co-seismic deformation akibat gempa Aceh 2004 di beberapa titik pantau near field adalah sebagai berikut: titik Banda Aceh terdeformasi 2.4 meter, titik pulau Sabang telah terdeformasi 1.8 meter, Sigli mengalami deformasi 70 centimeter, titik Meulaboh terdeformasi 1.9 meter dan Lok Nga terdeformasi sebesar 2.7 meter. Sementara itu co-seismic deformation di beberapa titik pantau far field adalah sebagai berikut: titik Phuket Thailand terdeformasi sebesar 27 sentimeter, titik Langkawi Malaysia terdeformasi sebesar 17 sentimeter, dan titik Sampali Sumatera Utara terdeformasi 15 sentimeter.

Dari hasil co-seismic deformation gempa Aceh 2004, kita kemudian membuat model co-seismic slip (pergeseran pada bidang sesar) dengan menggunakan formula elastic half space modeling (Okada 1999). Input parameter utama yaitu vektor co-seismic deformation, parameter sekundernya diantaranya konstanta rigiditas, kemudian beberapa parameter untuk pendekatan model (apriori model) yaitu geometri bidang sesar (panjang dan lebar bidang sesar), serta informasi sudut kemiringan bidang sesar. Pendekatan nilai sudut kemiringan diperoleh dari plotting vertikal gempa susulan (aftershock).

Informasi co-seismic slip gempa Aceh yang dibuat, dapat digunakan dalam melihat mekanisme release energi, kemudian perhitungan besar energi, serta mekanisme transfer energy (stress transfer) yang berguna dalam hal evaluasi potensi gempa.

—————————————————————————————————————————————————

Analisis Post-Seismic

Post-seismic pada gempa Aceh 2004 dimulai tepat setelah berakhirnya deformasi elastis pada tahapan co-seismic. Nilai deformasi bertambah sebesar 4 sentimeter dalam kurun waktu 15 hari di stasiun PHKT (Phuket Thailand). Rekaman sinyal post-seismic menunjukan pola eksponensial sesuai dengan hukum omori mengenai tahapan ini. Nilai deformasi di stasiun PHKT (Phuket Thailand) setelah 50 hari dari waktu kejadian gempa mencapai 34 cm, dan nilai ini cukup signifikan, mencapai 1.25 kali nilai deformasi yang diberikan tahapan co-seismic. Sementara itu stasiun GPS yang dipasang kontinyu di Universitas Syah Kuala Banda Aceh menunjukkan nilai deformasi post-seismic sebesar 15 sentimeter setelah 90 hari pengamatan. Deformasi post-seismic ini dapat terjadi bertahun-tahun lamanya.

Seperti telah disebutkan di atas bahwa studi mengenai tahapan mekanisme gempa ini akan sangat berguna dalam melakukan evaluasi potensi Bencana Alam gempa bumi, untuk memperbaiki upaya mitigasi di masa datang. Setelah melihat mekanisme fase gempa bumi di Aceh 26 Desember 2004 ditambah dengan informasi penelitian siklus gempa bumi, dan penelitian lainnya, maka kita dapat melakukan evaluasi potensi gempa bumi di masa yang akan datang di sekitar zona subduksi Sumatera pasca terjadinya gempa besar tersebut